الكيمياء الحركية: Cin-tique-chimique

الكفاءة القاعدية:

يكون المتعلم قادرا على التمييز بين مختلف التفاعلات و تتبع سرعتها و استخراج قوانينها مع التحكم في التمثيل البياني وتحديد العوامل المؤثرة عليها.

مخطط المجال:

الوحدة التعلمية الأولى: الكيمياء الحركية

الوحدة التعلمية الثانية: بحث توثيقي

يقترح على المتعلم انجاز بحث توثيقي حول المفاعلات الكيميائية.

الكيمياء الحركية

1- التذكير بمختلف  التعاريف: 

     الكيمياء الحركية تهتم بدراسة سرعة التفاعلات الكيميائية و الآلية التي تحدث عن طريقها و يمكن تصنيف

  التفاعلات الكيميائية حسب سرعتها إلى:

- التفاعلات السريعة مثل تفاعلات :

      * ترسب الهيدروكسيدات المعدنية

      * ترسب الكباريت المعدنية

      * ترسب الأملاح المعدنية

      * تفاعلات التعديل

      * تفاعلات انطلاق الغازات

   التفاعلات السريعة تحدث في وقت قصير وتطورها صعب المتابعة وقد يكون التفاعل السريع

   تام أو غير تام التفاعل السريع جدا يتم في زمن من الدرجة ^8-10 ثانية.

   - التفاعلات البطيئة تكون عندما يستمر التفاعل عدة ثواني أو دقائق و بطيئ جدا عندما يدوم عدة ساعات حتى عدة أيام أو سنوات , وهذه التفاعلات ويمكن أن تكون تامة أو غير تامة.

    أمثلة:

      - تفاعل ( Zn + H₃O⁺, Cl^-) حيث تختفي ذرات Zn المكونة لسطح المعدن و بعدها تليها الذرات

          المتواجدة بالطبقات الداخلية.

      - تفاعلات الأسترة وحلمهة الاستر من بين التفاعلات البطيئة جدا. 

R-COOH + R-OH     ---         R-COOR + H₂O

      R-COOR + H₂O       ---- RCOOH + R-OH

وهي تفاعلات بطيئة , لا حرارية , عكوسة وتأخذ زمن طويل حتى تبلغ حالة التوازن.

    

- سرعة التفاعل:

2.1- تعريف سرعة التفاعل

     يمكن تقدير سرعة التفاعل الكيميائي كميا متابعة التغير في تركيز المواد المتفاعلة أو الناتجة في وحدة

    الزمن, مثلا التفاعل :                                   A + B            ---- C

      يمكن قياس سرعة هذا التفاعل بمتابعة التركيز [A] أو التركيز [B] أو [C] بدلالة الزمن والتي نمثلها

   بالمنحنى التالي :

أ-    A + B    ----     Cالسرعة المتوسطة :

              * بالنسبة للنواتج : =    

            * بالنسبة للمتفاعلات = -                                                          

2.2- قياس سرعة التفاعل :

   أ- الطرق الكيميائية :

           نتابع تغير تركيز مادة متفاعلة أو أكثر وذلك بالمعايرة الكيميائية التقليدية

          ) المعايرة حمض ـ أساس ، المعايرة أكسدة ـ إرجاع ... (

 

    تنبيه: يجب تحديد بدقة اللحظة الموافقة للمعايرة من أجل تحديد بدقة التغير في تركيز المادة المتفاعلة. 

   ب- الطرق الفيزيائية :

      يمكن في كل مرة ربط تغير خاصية فيزيائية  من خواص المزيج التفاعلي ، بتغير أحد المكونات وإستخدام

   هذه الخاصية من أجل متابعة التفاعل.

     - تغير الضغط والحجم :

      ليكن التفاعل التالي :             C₂H₆  → C₂H₄  +  H₂ 

 

في حجم ثابت للجملة الكيميائية ، يمكن أن نربط تغير عدد مولات الإيثان المتفكك بتغير الضغط.

     - تغير الخواص الضوئية :

       يتم ذلك بإستخدام مقياس الإستقطاب ) دراسة القدرة الدورانية (.

     مثال: التحلل المائي للسكروز:

C₁₂H₂₂O₁₁     +    H₂O     →     C₆H₁₂O₆    +  C₆H₁₂O₆

      نستنتج مختلف التراكيز من خلال قياس القدرة الدورانية.

     - تغير الخواص الكهربائية :

         يسبب التغير في طبيعة الشوارد وعددها تغيرا في الناقلية الكهربائية للمحلول  .

    مثال: معايرة حمض الإيثانويك بااصود:

CH₃ COOH   +   NaOH  →     CH₃COONa   +  H₂O

3 ـ قوانين سرعة التفاعل

1.3- دراسة رتبة التفاعل

  أ- تعريف رتبة التفاعل:

   مفهوم رتبة التفاعل: Ordre de Reaction :

     من أجل وضع علاقة أوضح بين سرعة التفاعل وتركيز المتفاعلات أو النواتج نعتمد على قياسات تجريبية

  دقيقة مأخوذة عند حرارة ثابتة.

 مثال :    

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O   ------ C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆   هذا التفاعل من الرتبة(1) ,

  وتشترك فيه جزيئتان إلا أن جزيئ C₆H₁₂O₆ هو الذي يحدد سرعة التفاعل باعتبار أن تركيز الماء ليس له تأثير على السرعة , إذن التفاعل من الرتبة الأولى, وعبارة السرعة :

           وبعبارة أخرى :    V = k[C₁₂H₂₂O₁₁]¹

  مثال:                        A + B   -----    C + D

- تفاعل من الرتبة :1  ............  V =k[A]⁰.[B] 

- تفاعل من الرتبة :1  ............ V = k[A]

- تفاعل من الرتبة :2  ............ V = k[A]²

- تفاعل من الرتبة :2  ............ V = k[A].[B]

- تفاعل من الرتبة :1  ............ V= k[B]

- تفاعل من الرتبة :2  ............ V = k[B]²

- تفاعل من الرتبة :3  ............ V = k[A]²[B]